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開關(guān)電源環(huán)路穩(wěn)定的試驗(yàn)方法

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1470次  |  2020年05月29日  

1、如何開環(huán)測(cè)試響應(yīng)


橋式、半橋、推挽、正激以及Buck變換器都有一個(gè)LC濾波電路,輸出功率電路對(duì)系統(tǒng)性能影響最大。為了討論方便,以圖6.31為例來(lái)說(shuō)明測(cè)試方法,重畫為圖1(a)。電路參數(shù)為:輸入電壓115V,輸出電壓為5V,如前所述,濾波電感和電容分別為L(zhǎng)=15μH,C=2600μF,PWM控制器采用UC1524,它的鋸齒波幅值為3V,只用兩路脈沖中的一路,最大占空比為0.5。為了測(cè)量小信號(hào)頻率特性,變換器必須工作在實(shí)際工作點(diǎn):額定輸出電壓、占空比和給定的負(fù)載電流。


從前面分析知道,如果把開關(guān)電源看著放大器,放大器的輸入就是參考電壓。從反饋放大器電路拓?fù)鋪?lái)說(shuō),開關(guān)電源的閉環(huán)是一個(gè)以參考電壓為輸入的電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。輸入電源的變化和/或負(fù)載變化是外界對(duì)反饋控制環(huán)路的擾動(dòng)信號(hào)。取樣電路是一個(gè)電阻網(wǎng)絡(luò)的分壓器,分壓比就是反饋系數(shù),一般是固定的(R2/(R1+R2))。參考電壓(相應(yīng)于放大器的輸入電壓)穩(wěn)定不變,即變化量為零,輸出電壓也不變(5V)。


如上所述,所有三種誤差放大器都有一個(gè)原點(diǎn)極點(diǎn)。在低頻閉環(huán)時(shí),由于原點(diǎn)極點(diǎn)增益隨頻率減少而增高(即在反饋回路電容)在很低頻率,有一個(gè)最大增益,由誤差放大器開環(huán)增益決定。直流增益很高,這意味著直流電壓僅有極小誤差(相對(duì)于參考電壓)。例如,誤差放大器在很低頻率增益可能達(dá)到80dB或更高,因?yàn)?0dB即10000倍,迫使輸出檢測(cè)電壓接近參考電壓,誤差僅萬(wàn)分之一,即0.01%。這當(dāng)然遠(yuǎn)優(yōu)于一般參考電壓的精度,因而通常輸出電壓的誤差由參考電壓的誤差決定。


為保證電源在任何干擾下輸出穩(wěn)定,我們將測(cè)試除誤差放大器以外的開關(guān)電源的環(huán)路頻率特性,來(lái)判斷閉環(huán)穿越頻率、放大器需要的增益以及需要補(bǔ)償?shù)南辔唬源诉x擇誤差放大器類型。

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為了開環(huán)測(cè)量誤差放大器以外的環(huán)路增益,你可以利用控制芯片中的誤差放大器。將誤差放大器接成跟隨器,利用跟隨器輸入阻抗高的特點(diǎn),在輸入端將測(cè)試的掃頻信號(hào)和決定直流工作點(diǎn)的偏置電壓求和Σ。直流工作點(diǎn)的偏置電壓是一個(gè)可調(diào)直流電源(調(diào)節(jié)工作點(diǎn))和一個(gè)交流掃頻交流信號(hào)疊加一起送入跟隨器。調(diào)節(jié)可調(diào)直流電壓,輸出電壓隨之變化。可調(diào)電壓增大輸出電壓也增大。調(diào)節(jié)可調(diào)直流電壓,使輸出電壓和負(fù)載達(dá)到規(guī)定的測(cè)試條件(輸入電壓最大和最小,負(fù)載滿載和輕載),然后測(cè)試分壓器輸出ACout和掃頻信號(hào)輸出ACin的交流信號(hào)的幅值和相位,就得到除放大器以外的增益特性Gt(ACout/ACin)。應(yīng)當(dāng)注意,我們正在研究的是電源的小信號(hào)響應(yīng),是在一定工作點(diǎn)附近的線性特性,所以測(cè)試應(yīng)當(dāng)在實(shí)際工作點(diǎn)(在規(guī)定的輸出電壓和負(fù)載以及規(guī)定的輸入電源電壓)進(jìn)行。即輸出如果是5V,就應(yīng)當(dāng)將輸出精確調(diào)節(jié)到5V,而不是3V或10V。一定要調(diào)節(jié)可調(diào)電源精密調(diào)整到額定輸出相差mV級(jí)以內(nèi),再進(jìn)行開環(huán)測(cè)試。


測(cè)量開始前,應(yīng)當(dāng)確定變換器輸出端確實(shí)接有規(guī)定負(fù)載(最大或最小負(fù)載)。開始測(cè)量時(shí),應(yīng)當(dāng)從零緩慢增加直流電壓,直到輸出達(dá)到額定輸出電壓。因?yàn)槭情_環(huán),如果先調(diào)節(jié)輸出電壓到額定值,再調(diào)節(jié)負(fù)載電阻,要是你忘記了接負(fù)載電阻,變換器空載或負(fù)載電阻很大,輸出電壓有可能過高而造成輸出電容擊穿。


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